Laser diodowy jest urządzeniem półprzewodnikowym, które emituje światło. Półprzewodniki stosowane w laserach diodowych składają się zwykle z krzemu, który dzieli elektrony z czterema swoimi sąsiadami. Inne ważne materiały dla laserów diodowych to związki pierwiastków grupy III i V, takie jak arsenek galu i fosforek indu. Wszystkie te materiały wykazują te same podstawowe właściwości, takie jak układ pasmowy i przerwa pasmowa, ale ich rozkład elektronów zmienia się w zależności od temperatury.
Dioda lasera iniekcyjnego
Działanie diody lasera iniekcyjnego można skategoryzować według długości fali. Długość fali zależy od przerwy pasmowej użytego półprzewodnika i trybów optycznych urządzenia. Ogólnie rzecz biorąc, fotony o energiach powyżej przerwy pasmowej uzyskują maksymalne wzmocnienie w laserze. Tryby najbliższe szczytowi wzmocnienia są najsilniejszymi trybami lasingowymi, a dodatkowe tryby boczne mogą lasingować w zależności od wielkości prądu przyłożonego do urządzenia. Niektóre diody laserowe mogą pracować na jednej długości fali, która zmienia się w czasie wraz z temperaturą i wahaniami prądu.
Większość diod laserowych wykorzystuje arsenek galu jako podstawowy materiał. Badanie właściwości tego materiału doprowadziło do szerokich prac nad strukturą diod laserowych.
Dioda laserowa z podwójną heterostrukturą (DH)
Diody laserowe z podwójną heterostrukturą (DH) działają poprzez umieszczenie materiału o niskim pasmie przenoszenia pomiędzy dwoma warstwami materiału o wysokim pasmie przenoszenia. Para materiałów to zazwyczaj AlGaAs i GaAs. Ten typ lasera ma dwie heterostruktury, z cienkim regionem aktywnym, który pomaga osiągnąć większe wzmocnienie optyczne.
Ten typ diody laserowej jest bardzo wrażliwy na elektryczność statyczną, dlatego pracę z nim najlepiej wykonywać w pomieszczeniu bez dużej ilości elektryczności statycznej. Ważne jest również, aby dioda laserowa miała dobre odprowadzanie ciepła, co minimalizuje temperaturę matrycy podczas pracy. Zastosowanie radiatora pomaga uchronić diodę laserową przed przegrzaniem.
Ten typ lasera ma większą szerokość pasma modulacji niż zwykłe lasery DH. Laser BH ma węższy prąd progowy niż zwykły laser DH, a jego niska gęstość prądu przezroczystości pozwala na wytwarzanie powłok laserowych o wysokiej refleksyjności.
Transversely multi-mode lasers
Transversely multi-mode lasers to urządzenia emitujące fale świetlne w więcej niż jednym kierunku. Ten typ lasera pracuje z większą mocą szczytową niż lasery konwencjonalne, a zwiększona moc szczytowa zwiększa szybkość usuwania materiału. Ponadto, ten typ lasera jest w stanie rozbijać wiązania między atomami i elektronami, co czyni go idealnym do stosowania w obróbce na zimno.
Lasery te wykorzystują rezonator konfokalny 1D do rozprowadzania mocy wyjściowej na dużym przekroju poprzecznym. Pozwala to na uzyskanie wysokiej mocy wyjściowej przy jednoczesnym uniknięciu katastrofalnego uszkodzenia lustra optycznego. Typowa szerokość emitera BAL wynosi około 100 mm, co pozwala na uzyskanie rozległej tablicy trybów poprzecznych. Podstawowy tryb poprzeczny powinien być zoptymalizowany, natomiast inne tryby powinny być wykorzystane do osiągnięcia wysokiej optycznej mocy wyjściowej.
Tryb stałego prądu
Jednym z głównych typów laserów diodowych jest tryb stałego prądu. W tym trybie wyjście lasera jest spolaryzowane liniowo równolegle do złącza laserowego. Alternatywnie, wyjście lasera może być również prostopadłe. Stosunek polaryzacji jest definiowany jako składowa równoległa wyjścia podzielona przez składową prostopadłą. Stosunek ten zazwyczaj przekracza 100:1 dla diod w pobliżu ich mocy maksymalnej. Dzieje się tak dlatego, że emisja spontaniczna staje się bardziej widoczna w pobliżu punktu progowego.
Tryb stałoprądowy jest preferowany w większości zastosowań, ponieważ pozwala na dokładniejszą pętlę sterowania i bardziej precyzyjne odniesienie prądu lasera. Jednakże tryb stałoprądowy nie jest idealny, jeśli laser nie jest kontrolowany pod względem temperatury. Bez kontroli temperatury, laser może wykazywać dryf lub słabą charakterystykę szumów.
Napięcie zasilania
Napięcie zasilania lasera diodowego jest miarą ilości światła wytwarzanego przez diodę. Dioda to mały czarny układ scalony znajdujący się z przodu lasera. Układ ten kontroluje moc lasera. Na tym zdjęciu obudowa komercyjnej diody laserowej jest odcięta, aby odsłonić diodę laserową. W procesie odcinania obudowy przypadkowo przerwano połączenie anodowe.
Napięcie zasilania lasera diodowego jest ważnym parametrem w wielu dziedzinach projektowania. Napięcie to musi być proporcjonalne do mocy wyjściowej lasera. W zależności od trybu pracy, ważne jest, aby wiedzieć, jak duże napięcie musi być dostarczone do diody laserowej.
Podobne tematy
